淺談膨脹性圍巖隧道施工技術摘要：膨脹性圍巖具有吸水膨脹、失水干縮、變形量大、易受擾動的特性,隧道施工時如措施不當,將對支護結構造成破壞；本文以湖北宜巴高速公路XX隧道施工為例，分析膨脹性圍巖隧道施工的技術難點和關鍵點，總結膨脹性圍巖隧道的施工方法、工藝和施工技術措施，從而確保施工安全和隧道在運營階段的結構安全。關鍵詞：隧道膨脹性圍巖支護結構施工1、工程概況XX隧道位于湖北宜巴高速公路巴東縣境內。隧道左線起止樁號為ZK158+420～ZK159+750.626，長1330.63m；右線起止樁號為YK158+470～YK159+745，長1275m。隧道所在地區屬于南秦嶺-大別山地層區，屬中三疊統巴東組。隧址巖體為強-中風化白云質灰巖、含石膏灰巖及巖溶角礫巖等。其中含膨脹性圍巖地段為左幅ZK159+160-ZK159+620,右幅YK159+190-YK159+580，共計850m。如何根據膨脹性圍巖的基本特性及變形機制,確定合理、快捷的施工方法,進行科學的施工組織,是該隧道施工的關鍵。2、膨脹性圍巖的基本特性(1)吸水膨脹。膨脹性圍巖的膨脹程度取決于巖石中含灰白色含石膏灰巖的含量,含量越高,膨脹量越大。(2)失水干縮。膨脹性圍巖的形狀變化主要由巖石含水量變化引起的。開挖后膨脹性圍巖逐漸干燥失水引起干縮開裂,當再遇水時便要膨脹崩解,干燥失水越多,遇水后膨脹量就越大。(3)流變特性和易擾動性,主要表現為圍巖的蠕變性和松弛性。巖石中含灰白色含石膏灰巖,具膨脹性,遇水易軟化,天然容重ρ=2.4g/cm3,滑帶處摩擦角φ=6°。圍巖對卸載松動、施工振動、鄰近隧道施工擾動極為敏感,圍巖抗外界環境擾動能力極差。3、確定施工方法的原則膨脹性圍巖隧道，其圍巖動態和土壓作用顯示出特異的狀況，在隧道開挖后，可以看到周邊的圍巖與洞壁一起慢慢向洞內擠入，引起開挖斷面顯著縮小，對施工產生很大影響，引起位移不僅在拱頂與側壁發生，在底部與掌子面也會發生。用支護和襯砌抑制膨脹圍巖時，在支護和襯砌上會作用很大的壓力，這樣的土壓力，在開挖后即使很小，但隨時間會慢慢增加，數天或數十天后就會成為強大的土壓，有時土壓的增加要持續數年之久。因此在膨脹性圍巖隧道中，要盡量詳細地調查隧道所處圍巖的地質情況和分布，在施工過程中以及正常運營過程中都要對圍巖、襯砌的動態進行監測，以免發生以外。處理膨脹性圍巖問題首先要查清引起膨脹的原因，本隧道圍巖的膨脹性主要為吸水膨脹。隧道圍巖含灰白色含石膏灰巖，吸水后會出現顯著的膨脹性。根據膨脹圍巖的不同情況可按下表分級：表一：膨脹巖分級表獄分級繪極限膨脹鉗力坦（老KP騰a惠）卻極限膨脹喊率陷（引%況）紫干燥飽和亂吸水率恢（屠%妄）課自由膨脹斥率架（央%絡）葛弱膨脹巖混10禁0忘～海300靠3妥～領15童1覆0暴～沿30鑄3羊0忙～到50訊中膨脹巖壇30佩0羽～甩500箱1蛋5妨～忽30葬3喊0弊～靜50明5松0佩～壤70謠強膨脹巖勵＞千500相＞割30滑＞禁50外＞個70膨脹性圍巖段的設計施工原則為“加固圍巖，改善洞形，先柔后剛，先放后抗，變形留夠，底部加強”。根據本隧道膨脹性巖特點，具體采取的主要措施為：（1）加強超前及徑向注漿，提高圍巖巖層的C、￠值，增強圍巖強度，減小有害位移，降低圍巖壓力。（2）設置柔性變形層，允許圍巖有一定變形量。選擇合理的斷面形式，本隧道在膨脹巖地段采取加大預留變形量，在仰拱底部加厚碎石粉煤灰吸水變形墊層等措施，以緩解部分圍巖水或施工用水匯到仰拱下造成仰拱下圍巖膨脹使仰拱開裂、底鼓，同時也使襯砌斷面更圓順，受力特征更好。（3）加強防排水：對于含膨脹性圍巖地段，加強施工用水及洞內排水管理，及時抽排隧道內的滲水及施工廢水。完善隧道排水設施，嚴格控制施工用水量。錨桿鉆孔考慮采用無水鉆孔，完畢后用高壓氣清孔，嚴禁使用高壓水沖孔，禁止對隧道內尤其是沒有施作初支地段實施噴水除塵清掃等措施。隧道仰拱下鋪設的碎石粉煤灰墊層應壓實，壓實度應達到95%。對含膨脹性巖Ⅳ、Ⅴ級圍巖淺埋地段，應對隧道上地表進行踏勘，對地表溝塹、地裂、洞穴等處應采用三七灰土回填以防止地表水下滲，必要地點設置排水溝，把地表水排放至隧道影響區域之外。因本隧道膨脹性圍巖段所含硫酸根離子對混凝土有侵蝕作用，故隧道通過含膨脹性圍巖地段時，二襯混凝土采用粉煤灰硅酸鹽水泥，要求抗滲等級不小于S8，最小水泥用量不小于320kg/m3，膨脹性圍巖段設置滿鋪防水板，隧道側水溝采用Φ40cmHDPE管，隧道防水板內水管接頭應接頭緊密，避免水沒有流入側水溝而滲入隧道結構內。糟（過4猴）加強初組期支護，唯減小圍巖孔變形，防慈止變形過煮大而坍塌爹。為了適龜應膨脹巖制的變形特靠征，本隧貓道采取設役置長錨桿晚，采用厚鵝度較大的蕉混凝土仰逐拱，全在痰Ⅳ淚～瘡Ⅴ扣膨脹巖地桃段采用鋼鑼筋混凝土龜二次襯砌賞，同時加坐大預留變柏形量并在柱仰拱處也酬設置預留費變形量等烈。嬸（巷5繪）采用合廊適的開挖季方法，開接挖后盡快焰封閉圍巖殊，減少圍并巖吸水膨餓脹，防止槳崩塌。在塊開挖工程鼠中，為了暑縮短膨脹會巖的膨脹輩時間，盡章量采用全糞斷面開挖晶，盡快支拾護并封閉絞成環。當侄膨脹巖穩苗定性差，悼全斷面開史挖很難保著證施工安璃全時，可仗采用環行省開挖法抑嶄或側壁導殘坑法進行鈴開挖。跑4炮、施工方翼法志嚴格按照每圖紙設計路組織施工首，采用超湖前錨桿預餐支護堪；時R3巨2身自進式錨釀桿擁與扒Φ贈2問2略砂漿錨桿翻加固周邊翁巖體；掛糖網、噴混閉凝土毅、濾1蓬6老工字鋼等標綜合支護妹手段。捎圖稱1鑼：膨脹性宇圍巖隧道軟施工工藝刮流程圖開挖噴砼、格柵鋼架鋼支撐長錨桿施工鋼筋網、二次噴射砼下部開挖邊墻、底部長錨桿開挖噴砼、格柵鋼架鋼支撐長錨桿施工鋼筋網、二次噴射砼下部開挖邊墻、底部長錨桿網噴砼仰拱邊墻、拱圈二次襯砌冤圖序2炒：膨脹性躁圍巖段襯慕砌結構化（磁1新）超前支勁護狠超前支護鐵采翼用松20Mn就S抽i斜Φ拆2奪2踢砂漿錨聽桿化,諸錨桿環向雕間坐距達40c爬m深，外傾紫角渣10緊°難～哭15圍°鼻，施工時轎應根據巖猴體節理面琴產狀確定情錨桿的最夠佳方向。污錨桿應保剖持不小潑于際1.0嶄m燭的搭接長簽度，尾端講應焊接在與系統錨桿涂的尾端。梢（祝2漆）隧道開巧挖饞膨脹性圍職巖地段開搖挖采用短鍋臺階法施矛工。臺階玩長度控制秋在鳳1圍0意～澆1偽5顫米，注意釘上半斷面夏及基礎鎖越腳錨桿的敘施工質量仁。由于二陜次襯砌是套按承受少克量荷載進備行設計，和因此二次疾襯砌的施減作可滯后命開挖惜面程2估0獻～戒30者m搶，在初期瞇支護基本刷穩定后施腎作，但是銳二次襯砌肌仰拱和仰回拱回填層禽應緊跟初籌期支護。柏圖彎3干：膨脹性歌圍巖短臺吼階開挖叛主要施工捕步驟：落①劫開挖導坑時上半斷面究②耐Ⅰ丟上導坑拱匪部初期支姑護襪③尼開挖導坑底下半斷面為④患Ⅱ企下導坑邊騎墻初期支仆護巡（筍3奉）支護施殖工植鍛采用錨、佛網、噴、貫鋼架聯合抹支護。體①跡鋼支撐圣由俱1姜6霜工字鋼組授成，各段誼之間采用察螺栓連接乓，工字鋼梳焊接在鋼裙板之上。傾采用雙面校焊接，焊薪縫厚度不值小骨于速5m毀m羞。鋼支撐擺縱向間距稿為鍋1.0m進,帖每榀鋼支窗撐之間羽用壞Φ榆2宮2燙鋼筋連接管，縱向連答接鋼筋的貞環向間距小為榜1.0戲m根。拱部與儀邊墻鋼支坡撐連接處漢打設兩貪根提Φ夕2打2收藥卷錨桿乏作為鎖腳美錨桿，錨孟桿娛長膨3.0班m域。糊②椒系統錨桿閣系統錨桿壤采作用惰R3捉2灑自進式錨瘡桿夫與語Φ聲2至2存砂漿錨桿震交錯布置愉；其乞中澤R3位2隆自進式錨鎖桿風，理L=50厭0c絹m可，縱環向堂間沉距他10淋0表（縱貢）前X24訪0晃（環），儉梅花形布蘇置薪。閥Φ該2撕2株砂漿錨桿饑，追L=30撓0c欄m炸，縱環向銹間纖距蒜10灣0馳（縱擁）找X24程0珍（環），纏梅花形布謀置。倚③渡噴射混凝注土尼C2乒0池噴射混凝葬土厚度風為臘22c紗m植，采用水查泥裹砂法寧濕噴工藝慕分層進行替，先噴鋼白架背后，微再噴鋼架寫之間部分掠。輕（神4狗）仰拱施僵工嶼仰拱緊跟描開挖作業膚面施作，謀仰拱采用戰預裂光面防爆破。開豆挖完后立趙即架設鋼掉架與拱墻歷初期支護毛鋼架連接布，施作系榴統錨桿，閥然后噴射傳混凝土封厲閉。支護宇完成后及址時綁扎仰肝拱鋼筋，鈴澆注仰拱掩混凝土。稍仰拱采用概全幅施工符,驕每次施工聲長度控制啟在懇3際m文以內。發仰拱下鋪栗設游50c院m盛厚碎石粉主煤灰墊層益作為柔性步變形層，陰墊層壓實級度不小碎于較95奏%采。在仰拱泰填充上部乖設置雙層槐鋼筋網，壓以加強其切剛度。揀（分5哥）襯砌施于工庫X孟X膝隧道膨脹燥性圍巖地曲段具有圍扭巖內應力茶高、變形藏量大、膨心脹變形持碰續時間長凈的特點，民襯砌施工儉時間有嚴三格要求，施過早可能盡因圍巖內疑膨脹應力味釋放少易筑造成襯砌藏結構破壞絡；過晚可堵能因圍巖腸變形太大似而導致坍逢塌、支護瓶結構失穩濟。根據現事場實際及內理論分析硬,割我們選擇零在圍巖變勿形減緩之鼻后立即安偏排施工著,息即在位屢移沾—趴—煩時間曲線宴上圍巖變羊形速率由蘋快趨于平鎖緩的拐點逮附近作為印襯砌最佳奏施工時間蒙。具體時稈間根據監掛測信息確膽定。躲襯砌采用丹鋼模臺車餡整體式施顛工省,漫其施工工姓藝、施工偏方法簡單舟,姓這里不詳慕述。為達鳳到安全穩案定的目的案,務該段襯砌追增加厚度允,唐增大配筋鞏率。隧道薦二次襯砌源采瘋用莖45煙cm誰厚雙層鋼甚筋網嚼C25害混凝土。婦（剖6侮）監控量紋測蔬隧道施工往中俯,偽必須加強頑監控量測餓,敗隨時掌握靈圍巖動態娛;收并通過監立測信息對壩圍巖變形挎進行分析罵,橫確定最終哥變形量和臟襯砌施作間最佳時間酷;梅同時能對雕初期支護孔參數進行桿復核修正怠,體必要時給洲予加強東,令以取得更驕好的支護雁效果。隧簽道開挖支姥護時鋤,隨應及時埋穗入觀測計勿或錨固件饑。拱頂下才沉用精密獻水準儀懸序掛鋼卷尺探進行量測凱,繁水平收斂滾用圍巖收鄭斂計量測屢。都每次開挖廟后進行開括挖工作面冷觀察必,悲觀察中發繁現圍巖條免件惡化時例,摔應立即采漁取相應措迷施估;脆對已施工散地段每天暮至少觀察祖一次溉,剃主要觀察絲噴混凝土斷、錨桿、炮鋼架的工役作狀態。議凈空收斂攝、拱頂下熄沉、仰拱令隆起量測額斷面間距赴為獵5m(傭施工初期皮),掘取得效果荒后為礎10抹～逃20m冬。凈空變貿化、拱頂使下沉量測恥應在每次巖開挖后鞭12h膚內取得初膊讀數懇,裙最遲不得樣大于請24h,素且在下循沫環開挖前驚必須完成包。圍巖量血測監測項冰目及監測后頻率見下鏟表：擴表娛2缸：膨脹性霜圍巖監測趴項目及監鴿測頻率徹項目極方法及工裕具尚測點布置肯量測間隔淚時間荒1蹈～丙15d腫16棟d第～旺1辮個月渡1濫～美3轟個月澤大閉于削3鋪個月浮地質和支恭護狀況酒巖性、結膝構面產狀撕及支護裂次縫觀察或敘描述、地省質羅盤等圖開挖后及知初期支護杏后進行耳每次開挖奴后進行砌周邊位移鈴各種類型養收斂計脹每離5-20壁m腫一個斷面竊，每斷暫面彩2-趕3鬼對測點廳1-盈3青次腥/倦天填1蔑次恢/匹天創1-溜2鍵次耽/位周瞧1-謎3蛛次夫/耳月伯拱頂下沉廁、仰拱隆肯起茄水準儀、宏水準尺、于鋼尺或側矮桿劇每諷5零～狗20m混求一個斷壽面用,遞每斷面斗1壘～絲2尊對槍測點撒1-她3刪次陽/就天眠1刻次晃/彩天沉1-壤2膠次淋/提周徹1-武3山次詠/僅月傍（辟7適）施工管營理鑒膨脹性圍轟巖的變形冠是隨時間剖變化而產衛生的暴,雹水的作用讀能加劇這捏種變化闊,忌而膨脹應糕力是這種傘變化的根暢本原因轉,物解決圍巖價變形破壞那的根本方篇法是適時舉適量支護礎。因而險,能合理組織遍施工對控欄制變形、俯保證支護歪結構穩定動具有重要御意義。灰①由嚴格工序雅組織蜓施工過程掩中抬,譯做好各工集序間的銜啊接工作。逃開挖完成聽后喬,足及時清理舊欠挖、危宅石銅,霉同時組織攏架設鋼架貞。掛鋼筋值網、噴射青鋼纖維混爛凝土、施敵作系統錨搬桿攝,脖避免因膨駛脹性圍巖鞋暴露時間煉過長而導濤致變形過嘉大晴,鍛增加治理躍的難度和些費用。褲②饞合理選擇棟施工方法探膨脹性圍棚巖膨脹應凈力是導致烏隧道變形從破壞的主汁要原因。澇因此施工嶄中盡量減分少對圍巖爐的擾動冠,堤選擇無爆威破作業的卵機械開挖趟方式委,憤人工配合娃修整。選馳擇留核心籮土環形開招挖法骨,碼盡量減少之分部次數等,屬使支護結底構及時閉賢合成環荒,瘋改善受力掙狀態姥,括增強支護蕩效果。哥③負加強監測獻工作隊在膨脹性逐圍巖地段司施工時尼,炊嚴格按技捷術規范的傾要求做好寄監測工作耍。根據監跑測信息柔,筍必要時加續大監測頻遺率或增加災監測斷面輛,斷保證監測盼信息能及化時反映圍個巖變化情娛況覆。栽X置X叨隧道施工僵時朽,執監測斷面侍加密到每矩5m糾設置一個仿,更監測頻率賣增加到券2描－滋3伸次／紹d睛。盯④紗嚴格控制降施工用水突水是導致蛛膨脹性圍盛巖膨脹的吵直接原因豪,默控制住水博也就控制贈住了圍巖繞的膨脹變掙化。因此很,倒必須完善木洞內排水拔系統罷,倘及時排除惡施工廢水哨。炮眼及朋錨桿鉆孔匠時控制用庭水量稼,普鉆孔完成挨及時用高侮壓風清除霧孔內積水絲。控制錨群桿及導管紋注漿水灰禾比榨,辯隧道內濕冷度保持在墳一定范圍膀內。錘5紐、膨脹性建圍巖隧道姿施工難點熔膨脹性圍尖巖隧道施灰工時圍巖析變形復雜逆且不易控削制昨,宴同時具有盡較大的破敵壞性準,黃施工方法謙不當可能棟導致支護紀結構破壞贈、襯砌開原裂政,肆影響隧道仁施工進度財及質量。斃膨脹性圍堵巖隧道主涉要施工技陳術難點為陵：憤(頸1)攔多數工程饅實例表明偽,久施工時膨炕脹性圍巖星需留有一喜定的變形晴量受,式但對其膨顧脹變形又面必須限制購,駕保證不因癥變形應力醋過大而導武致支護結縫構破壞售,平因而選擇甜合適的具嚷有一定剛視度的柔性匹支護結構跟顯得十分嗚重要。濁(雁2)樂留有合適援的變形量忌是保證支羅護結構穩插定的主要務措施之一幫。確定合轟理的變形綠量時綱,辰必須充分霉分析變形劇機制鋼,礙進行繁雜碰的計算。隙膨脹性圍歪巖在不經使過變形、棗未釋放部醉分應力時注就支路護凡,社即使支護堪結構有足嘴夠的強度推和剛度僑,歉隨著膨脹章量的增大再,傭膨脹應力轎增大而最天終導致破舒壞華,工形成大的悔坍方。因津此確定合獎適的變形糊量是施工吐順利與否泥的關鍵。減(智3)自導致支護紐結構變形寧失穩破壞躍的應力有遮構造應力瓣、膨脹應盟力、圍巖郵松動引起區的自重應旬力以及鄰降近隧道施醬工引起的雞工程偏應蜻力。由于洽圍巖的不影均質性和評受節理裂竹隙影響而陽導致的各似向異性名,尸支護結構鹿受力極其測復雜裝,砌計算困難結,踩這為支護雖結構的選漿型、支護鴉參數的選率擇帶來困效難。剩(丈4)載變形破壞書后再次處揉理更加困冒難。支護終結構遭破販壞后緣,隸圍巖因變姓形量大而絲松弛剃,耗此時拆除由支護結構村可能導致錢大面積坍評塌紡,淡松動圈加把大礙,繪降低了圍傲巖的自承山能力進,捆松弛圍巖辣的自重應低力加大英,犬支護結構聯的受力增泥大拜,奶因而單純剃采取加強肢措施不能村有效阻止徑圍巖進一銜步變形。檢6吐、膨脹性煙圍巖隧道響施工安全集措施煎（嘩1峰）加強超轉前地質預究報和監控墨量測，確說保隧道施挖